Литература -->  Графическое определение перемещений 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 [ 106 ] 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159

полного определения тензора необходимо 6 численных указаний (3 для определения направления осей и 3 постоянных р, р, р. Для полного определения аксиатора необходимы 3 численные указания, дающие величину и направление вектора этого аксиатора.

У м н о лс е н и е (скалярное) линейных диад производится т. о., что второй мнолситель первой диады множится на первый лгаож:итель второй диады: (а Ъ) (ш . п) = а Ьт . п = а п (Ьт). (11) Умножение полных диад, или аффиноров, производится т. о., что каждая линейная диада первого аффинора множится на каждую линейную диаду второго аффинора. Из двойного векторного произведения [[г?ш]п] = vmn = vn m~v * пш

следует:

тп = п т - тп. (12)

В частности,

A;A;=A;./c-J = -(i. + j ..?), (13)

ккк=-1с, (13)

Умнолсение на U представляет в плоскости

i, .7 нек-рую аналогию с умнолеением на ]/-Т.

Примеры. 1) Момент инерции тела относительно оси, параллельной единичному вектору с и проходящей через начало, равен

тензор инерции тела, r-радиус-вектор и -ласса материальной точки Р,; тела. Если тело вращается вокруг начала с угловой скоростью О), то кинетиЧеск. момент вращения нспучает выражение

= 2 t * ~ 2 nyni

Эти выражения позволяют легко вывести уравнение Эйлера движения твердого тела вокруг постоянной точки

(15)

относитель-

где М-момент внешних сил но начала.

2) В деформированном теле возникают напряжения, характеризуемые тензором напряжений:

Я = (Tl*! *1 + (2*2 *2 + оз*з *з- {Щ Сила упругости, действующая на площадку dS = п dS внутри тела, равна тогда

rnndSIIdS. (17)

3) В электрическом поле существует в каждой точке вектор напряженности поля Е YJCM и вектор смещения Х) С/слг. Действие этого поля на материальные тела м. б. охарактеризовано при помощи фиктивного тензора напряжений

п = у (i;. j> + J). Е - BD) J/cлl

4) Аффинор

n = oo

= + 2 (Zf?) = ехр л? =

П = 1

= к к - кк cos <р-\- к sin ср называется верзором. Этот аффинор вра-

щает на угол (р всякий вектор, перпендикулярный 7с,и оставляет без изменения вектор, параллельный к.

Аффинором обратным данному

Ф = . т -{-Ъ - fi + с р (18)

называется аффинор, составленный из соответствующих обратных векторов:

ф-1= т а -\- п Ъ + р с. (19) Так как mm = 1, а тп = тр q и т. п., то

ФФ-1=ф-1ф= I. (20)

При умножении любого аффинора Ф на вектор * получается линейная вектор-функция, обладающая характерным свойством линейных ф-ий, а именно: Ф (т 4- п) = Фт -{- Фп , Ф (am) = а Фт .

Соотношение

г = Фг

м.б. записано в координатах. Если ,62, - единичные векторы, параллельные осям координат OxiXXs, то

г = ccej -- Ж2e. + хе = (a Xi + ах +

+ аЧтз) -Ь (aii -Ь а-х + ах)е -f

+ (aiji + ах + aXs) е,

r=X;eJafxe;,

где правая часть суммируется по индексам Я, из к-рых ка?кдый мол{;ет иметь значения 1, 2, 3. Аффинор Ф м. б. Выражен в координатах как сумма 9 линейных диад: Ф = дЯА.ед.е (21)

где правая часть суммируется по индексу Д и по .индексу jM, из к-рых каждый может И.метьзначения 1, 2, 3. Т.о. для определения аффинора необходимо знание 9 чисел а-- . При вращении координатных векторов е изменяются значения определяющих чисел at, но некоторые комбинации из этих чисел имеют абсолютное геометрическое значение и остаются инвариантными. К числу таких инвариантов аффинора (18) принадлелат: первый скаляр

ВФ = шп + Ьп + ср, (22)

второй скаляр

ВФ = аЬтп -Ь Ьспр -(- сарт , (23)

третий скаляр

8Ф = аЬс тпр. (24)

Пространственные производные от аффиноров определяются таким же образом, как в векторном исчислении. Так, напр.:

А = пта~ Ф dS А (набла-аффипор), (25) уф = lim Ф = tr Ф (трактор от Ф), (26)

уф = Ит Ф dS Ф = vtx Ф (вортекс от Ф). (27)

Легко видеть, что

у.г=1, yr=-2Z. (28)

Пользование Д. и. чрезвычайно упрощает сложные расчеты, связанные с исследовани-



ем упругих деформаций, механики твердого тела, гидродинамики, аэродинамики, электродинамики, кристаллическ. оптики. Во всех этих случаях применение Д. и. не только сокращает вычисления, но и дает гораздо более глубокое представление о физической зависимости между отдельными величинами, встречающимися при изучении векторных и тензорных полей. Только пользование Д. и. дает возможность полностью овладеть методом векторных преобразований. Правда, за последнее время получило больщое распространение инвариантное исчисление, применяемое непосредственно к координатам векторов и аффиноров, но для практических целей пользование методом Д. и. чрезвычайно удобно, так что изучение этого метода вполне окупается той пользой, к-рая получается от его применения.

Лит.: G i b b s-W i 1 s о n, Vector Analysis, New Haven, 1913; B u г a 1 i-F orti C. e Marcolongo R., Omografie vettoriali, Torino, 1909; B u d d e E., Tensoren und Dyaden im dreidimensionalen Raum, Brschw., 1914;Burali-Forti C. et Marcolongo R., Analyse vectorielle generale, t. 1-Transformations lin6aires, Paris, 1912; S с h о u t e n J. A., Grundlagen d. Vektor-u. Affinoranalysis, Lpz., 1914; J a u m a n n G., Grundlagen d. Bewegungslehre von einem modernen Standpunkte aus dargestellt, Lpz., 1905; Runge C, Vektoranalysis, B. 1, Lpz., 1919; S с h 0 u t e n J. A., Der Ricci-Kalkul. Eine Einfuli-rung in die neueren Methoden u. Probleme d. mehr-dimensionalen Differcnzialgeometrie, Berlin, 1924: I g-na tows к у ЛУ., Die Vektoranalysis u. ihre An-wendung in d. theoretischen Physik. T. 1-2, Lpz.- В.. 1926; Spielrein J., Lehrbuch d. Vektor-rechnung, 2 .\ufl., Stg., 1926. Я. Шпипьрейн.

ДИАЗОНИЙ,-группа следующ. строения:

N = N-Аг где Аг-ароматический радикал.

Соли диазониевых оснований, согласно представлениям Вернера о строении аммониевых солей (см. Комплексные соединения), соответствуют формуле [ArNHgJX. Для получения солей Д. обычно пользуются реакцией диа-зотирования, выражаемой в общем виде уравнением, где X-одновалентный анион:

Ar-NH-hN +HX=Ar-N +NaX+2H.O. I\H \ONa I

соль пер- азотисто- соль диа-

вичного кислый на- вония

амина трий ( нитрита)

Примером солей Д. может служить имеющий больщое практич. значение хлористый фенилдиазоний

С.На N С1.

В больщинстве случаев соли Д. легко растворяются в воде, при чем растворы оказываются почти сполна диссоциированными на ионы. В органич. растворителях они чаще всего трудно растворимы. В сухом состоянии они представляют собой бесцветные кристаллические вещества, очень непрочные и при нагревании (а в нек-рых слаях и при обыкновенной t°) легко разлагающиеся со взрывом, сила которого иногда бывает очень значительной. В растворах соли Д. также довольно легко разлагаются. Реакцией образования солей Д. в технике пользуются весьма часто (см. Диазосоединения) как для приготовления промежуточных продуктов, так и д.тя получения синтетических красителей. В этом случае, однако, их не выделяют в

чистом виде, а пользуются их водными растворами, полученными в результате диазо-тирования. Под действием эквимолекулярных количеств щелочей или влаяеной окиси серебра они образуют сильно щелочные растворы мало устойчивых гидратов диазониевых оснований состава

Аг N он.

Лит.: Ч и ч и б а б и н А. Е., Основные начала органич. химии, М.-Л., 1925; Ворожцов Н. Ы., Основы синтеза красителей, М.--Л., 1925; Г а т т е р-м а н Л., Практич. руководство по органич. химии, пер. с нем.. Л.. 1926. В. Горшешнинов.

ДИАЗОСОЕДИНЕНИЯ, мало стойкие продукты, получаемые при действии азотистой к-ты па первичные амины ароматического ряда. Благодаря своей большой реакционной способности Д. получили широкое применение как в области научного исследования, так и в химич. технологии красящих и волокнистых веществ, где они являются промеле\-точн. ступенью для синтеза всех азокрасите-лей в субстанции и на волокне. Д. были впервые открыты в 1858 г. П. Гриссом и исследованы Б. Бамбергером Р] и А. Гаичем [2]. Последний разработал наиболее полную, получившую всеобщее признание теорию строения Д., объясняющую наличие различных форм и реакций Д. По взглядам А. Ганча, Д. в минеральной сильно кислой среде представляют собой соли аммония, в виду чего в них следует признать наличие пятиатомного азота и принять строение (I). Эти соли получили название диазониевых (по аналогии с аммониевыми). В кислой среде при t° близкой к 0° они довольно стойки. Собственно Д., в к-рых оба азота являются трехатомными и связанными между собой двойной связью, обпарула1вают, в виду последнего обстоятельства, пространственную изомерию и возможны в двух формах: сип-строение (II) и анти-строение (III):

Аг N X Аг N Аг N

N ОН

I II III

(Аг - ароматический радикал, X -анион).

Анти-форма Д., называвшаяся раньше изодиазосоединением, является наиболее прочной формой Д. и получается из диазониевых солей при действии крепких щелочей. Она же м. б. получена и при конденсации иитрозо-нродуктов с гидроксиламином. В апти-форме Д. возможна еще внутренняя изомерия, когда Д. переходят в нитрозоами-ны (1У), дающие со щелочными металлами соли, которые в некоторых случаях имеют практическое применение:

Аг N Н Аг N Na

I +NaOH: I +Н,0.

N : О N : О

Наименее стойкой и в силу этого наиболее способной креакциям является сип-форма Д., существующая в слабо кислой и, переходио, в слабо щелочной среде и обычно получаемая из диазониевой соли при нейтрализации минеральной к-ты. Все изомеры Д. могут взаимно переходить друг в друга в зависимости от реакционной среды. Д. в своей син-формо способны к двум тинам реакций, из к-рых первые протекают с выделением атомов азота



диазо-группы, во вторых же диазо-группи-ровка остается и в конечном продукте реакции. Реакции первого типа дают возможность перейти от аминов через Д. к углеводородам вполне определенного строения, фенолам, тиофенолам, га.поидопрои.зводным, нитрилам и т. п., в виду чего Д. находят большое применение в научно-исследовательских работах. Более подробно об этого рода реакциях см. Р, , , Второй тип реакций Д. находит весьма большое практич. применение на ф-ках красок при синтезе азокраси-телей (см. Красящие вещества) и на текстиль-пых фабриках при окрасках тканей ледяными красителями (см. Крашение). К этому же типу следует отнести и получение из диазо-соединений гидразинов, имеюшее иногда промышленное применение.

Д. получаются при действии азотистой к-ты на соли первичных ароматич. аминов. Вместо азотистой к-ты обычно берется нитрит натрия NaN02,TaK что азотистая кислота реагирует in statu nascendi. Иногда встречается необходимость получения Д. в отсутствии воды, для чего действуют амилнитри-том CgHii- 0N0 на суспензию или раствор соли амина в спирте. Реакция получения Д. называется диазотированием. Технич. получение Д. проводится в весьма большом масштабе и, несмотря на свою простоту, требует для благоприятного течения соблюдения ряда условий. Из уравнения реакции диазотировапия

Аг NHj HCl + NaNOs + HCl Ar N, CI + NaCl + 2 HO

ВИДНО, ЧТО последняя протекает между молекулярными количествами соли амина, нитрита и соляной к-ты. В виду этого исходные продукты д. б. предварительно проанализированы для определения их чистоты. Анализ аминов заключается гл. обр. в определении их нитритных чисел, т. е. определяется чистота продуктов по диазотируемой амидной группе Р,]. Нитрит для диазотировапия берется в весьма небольшом избытке против теоретич. количества, т. к. недостаток его вызывает неполное использование аминов; при большом же избытке нитрита выделяется не вступающая в реакцию диазотироваиия азотистая к-та, к-рая, помимо отравления воздуха номещения, еще может вредно подействовать на продукты реакции. Количество минеральной к-ты обычно значительно превышает теоретическое, так как избыток обусловливает стойкость диазониевой соли и препятствует сочетанию получившегося Д. с еще непрореагировавшим амином. Весьма важным фактором диазотировапия являются Г-ные условия. Д., как сказано выше, мало стойкие вещества и с повышением t° разлагаются. Реакция же диазотировапия идет с выделением тепла, в виду чего необходимо реакционную смесь охлаждать. Для этого обычно употребляется лед, но возможно вести охладкдение и циркулирующим по змеевику холодильным раствором. Оптимальная температура диазотировапия для различных аминов колеблется от О до 10°. В том случае, если соль амина плохо растворима в воде, необходимо получить ее в виде мелкораздробленного осадка.

Контроль диазотировапия осуществляется определением избытка азотистой и минеральной к-т. Признаком конца реакции является наличие свободной азотистой к-ты, что определяется посинением иодно-крахмальной бумаги, проявляющимся немедленно по нанесении на нее капли реакционной смеси, постоявшей около 10 минут после прилива-ния последней порции нитрита. Наличие же минеральной кислоты определяется по кон-говой бумаге.

На ф-ках красок диазотирование производят по преимуществу в больших деревянных чанах, снабженных мощной мешалкой и обычной химич. арматурой. В чане приготовляют раствор или мелкую взвесь соли амина, заливают его избытком к-ты и приливают раствор нитрита со скоростью, зависящей от интенсивности охлаждения и свойств амина. Т. о. получается в большинстве случаев раствор Д. в воде, к-рый при синтезе азокраси-телей, равно как и при получении ледяных окрасок, употребляется почти всегда без выделения Д. Однако, нек-рые диазониевые соли плохо растворимы в воде, напр., внутренние соли, образующиеся при диазотировании некоторых нафтиламинсульфокислот: нафти-оновой и др. Эти соли при фабрикации азо-красителей часто отфильтровывают, но далее не очищают и не высушивают, т. к. в сухом виде они легко разлагаются, как и вообще все диазониевые соли. Солянокислые или сернокислые диазониевые соли в сухом виде даже взрывчаты. Более стойки соли ди-азосоедипений с нафталин- или пафтолсуль-фокислотами, но они трудно растворимы. Иногда все же является необходимым добиться выделения Д. из раствора в твердом виде, что имеет место, когда изготовляются для продажи готовые стойкие препараты Д. Так, азо форы различных цветов получаются при сгущении раствора Д. в вакууме и при смешении сгущенного до консистенции сиропа продукта с минеральными солями (хлористым цинком, хлорным оловом и др.). Еще большее нрименение имеют нитрозоамииы (выпускаемые непосредственно в продажу или входящие в состав прочных р а п и д- ускорителей красителей), получаемые при действии конц. растворов щелочей на диазониевые соли и являющиеся поэтому натриевыми анти-диазотатами в нитрозоаминной форме. Наибольшее применение из них имеет и и т р о 3 о а м и н о в ы й красный, являющийся продуктом подобной обработки п-нитроанилина.

Нитрозоамины весьма стойки, но при действии кислот переходят во вступающий в азосочетаиия изомер, благодаря чему находят большое применение в текстильной промышленности. Подробно об этом см. [*].

Лит.: 1) ВепсМе d. D. chem. Cres. , В. 24-32, 1891-99;ibid., В.27-33, 1894-1900; Hantzsch und R e d d e 1 i e n. Die Diazoverbindungen, В., 1921; ) В 0 p 0 ж Ц о в H. H., Основы синтеза красителей, стр. 135, М.-Л., 1925;*) М е у е г V. и. Jacobson Р., Handbuch d. organ. Chemie, Lpz., 1922-24;) В u-c h e г e r H. Th., Lehrbuch d. Farbcnchemie, 2 Aufl., Lpz., 1921; ) HoubenJ. u. Weyl D., Methoden d. organ. Chemie, Lpz., 1923-25; ) L a s s a r-C о h n, Arbeitsmethoden f. organisch-chemische Laboratorien, Lpz., 1923;) Fierz-David H., Grundlegende Operationen d. Farbenchemie, 3 Aufl., В., 1924; ) Ш a-НОШНИКОВ B. Г., Общая технология волокн. и красящих веществ, Москва-Киев, 1926. И. Иоффе.



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 [ 106 ] 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159